|
Наблюдения Хаббла отвечают на вопросы об экзопланетах
|
|
|
|
Архивные наблюдения 25 горячих юпитеров с помощью космического телескопа Хаббл НАСА/ЕКА были проанализированы международной группой астрономов, что позволило им ответить на пять открытых вопросов, важных для нашего понимания атмосфер экзопланет. Среди других результатов команда обнаружила, что присутствие оксидов и гидридов металлов в самых горячих атмосферах экзопланет четко коррелирует с термической инверсией атмосфер. Область науки об экзопланетах уже давно сместила акцент с простого обнаружения на характеристику, хотя характеристика остается чрезвычайно сложной задачей. До сих пор большинство исследований по характеристике было направлено на моделирование или исследования, посвященные одной или нескольким экзопланетам.
|
|
|
|
В этой новой работе, возглавляемой исследователями из Университетского колледжа Лондона (UCL), использовался самый большой объем архивных данных, когда-либо изученных в рамках одного исследования атмосфер экзопланет, для анализа атмосфер 25 экзопланет. Большая часть данных получена из наблюдений, сделанных с помощью космического телескопа Хаббл НАСА/ЕКА. Ведущий автор, Квентин Чангэт, объясняет: «Хаббл позволил провести углубленную характеристику 25 экзопланет, и объем информации, которую мы узнали об их химическом составе и формировании — благодаря десяти интенсивным кампаниям наблюдения — невероятен».
|
|
|
Научная группа стремилась найти ответы на пять открытых вопросов об атмосферах экзопланет — амбициозная цель, которой им удалось достичь. Их вопросы касались того, что H- и некоторые металлы могут рассказать нам о химическом составе и циркуляции атмосфер экзопланет, а также о формировании планет. Они решили исследовать широкий спектр горячих юпитеров с намерением определить тенденции в своей выборке, которые могли бы дать более общее представление об атмосферах экзопланет. Соруководитель исследования Билли Эдвардс из UCL и Комиссариата по атомной энергии и альтернативным источникам энергии (CEA) сказал: «Наша статья знаменует собой поворотный момент в этой области: сейчас мы переходим от характеристики атмосфер отдельных экзопланет к характеристика атмосферных популяций».
|
|
|
|
Чтобы исследовать свою выборку из 25 экзопланет, команда повторно проанализировала огромное количество архивных данных, состоящих из 600 часов наблюдений Хаббла, которые они дополнили более чем 400 часами наблюдений с космического телескопа Спитцер. Их данные содержали затмения для всех 25 экзопланет и транзиты для 17 из них. Затмение происходит, когда экзопланета проходит позади своей звезды, если смотреть с Земли, а транзит происходит, когда планета проходит перед своей звездой. Данные о затмениях и транзитах могут предоставить важную информацию об атмосфере экзопланеты.
|
|
|
|
Крупномасштабное исследование дало результаты, и команда смогла определить некоторые четкие тенденции и корреляции между атмосферными составами экзопланет и наблюдаемым поведением. Некоторые из их ключевых выводов связаны с наличием или отсутствием термических инверсий [6] в атмосферах их образца экзопланеты. Они обнаружили, что почти все экзопланеты с термически перевернутой атмосферой были чрезвычайно горячими, с температурой выше 2000 Кельвинов. Важно отметить, что он достаточно горячий, чтобы металлические частицы TiO (оксид титана), VO (оксид ванадия) и FeH (гидрид железа) были стабильны в атмосфере. Было обнаружено, что из экзопланет, демонстрирующих тепловую инверсию, почти у всех в их атмосферах есть H–, TiO, VO или FeH.
|
|
|
|
Всегда сложно делать выводы из таких результатов, потому что корреляция не обязательно равна причинно-следственной связи. Тем не менее, команда смогла предложить убедительный аргумент в пользу того, почему присутствие H-, TiO, VO или FeH может привести к термической инверсии, а именно, что все эти металлические частицы являются очень эффективными поглотителями звездного света. Возможно, атмосферы экзопланет, достаточно горячие для существования этих видов, склонны к термической инверсии, потому что они затем поглощают так много звездного света, что их верхние слои атмосферы нагреваются еще больше. И наоборот, команда также обнаружила, что более холодные горячие юпитеры (с температурой менее 2000 Кельвинов и, следовательно, без H-, TiO, VO или FeH в их атмосферах) почти никогда не имели термически инвертированных атмосфер.
|
|
|
|
Важным аспектом этого исследования было то, что команда смогла использовать большую выборку экзопланет и чрезвычайно большое количество данных для определения тенденций, которые можно использовать для прогнозирования поведения других экзопланет. Это чрезвычайно полезно, потому что дает представление о том, как могут формироваться планеты, а также потому, что позволяет другим астрономам более эффективно планировать будущие наблюдения. И наоборот, если в статье очень подробно изучается одна экзопланета, хотя это и ценно, гораздо сложнее экстраполировать тенденции. Улучшение понимания населения экзопланет также может приблизить нас к разгадке открытых загадок о нашей собственной Солнечной системе. Как говорит Чангэт: «Многие вопросы, такие как происхождение воды на Земле, формирование Луны и различные эволюционные истории Земли и Марса, до сих пор не решены, несмотря на нашу способность проводить измерения на месте. Крупные исследования населения экзопланеты , такие как тот, который мы представляем здесь, направлены на понимание этих общих процессов». Исследование опубликовано в серии дополнений к астрофизическому журналу.
|
|
|
|
Источник
|
